IPv4 - ตัวอย่าง

บทนี้อธิบายว่าการสื่อสารจริงเกิดขึ้นบนเครือข่ายโดยใช้ Internet Protocol เวอร์ชัน 4 อย่างไร

การไหลของแพ็คเก็ตในเครือข่าย

โฮสต์ทั้งหมดในสภาพแวดล้อม IPv4 ถูกกำหนดที่อยู่ IP แบบลอจิคัลที่ไม่ซ้ำกัน เมื่อโฮสต์ต้องการส่งข้อมูลบางส่วนไปยังโฮสต์อื่นบนเครือข่ายจำเป็นต้องมีที่อยู่จริง (MAC) ของโฮสต์ปลายทาง หากต้องการรับที่อยู่ MAC โฮสต์จะส่งข้อความ ARP และขอให้ระบุที่อยู่ MAC ว่าใครเป็นเจ้าของที่อยู่ IP ปลายทาง โฮสต์ทั้งหมดในเซ็กเมนต์นั้นได้รับแพ็กเก็ต ARP แต่เฉพาะโฮสต์ที่มี IP ที่ตรงกันกับที่อยู่ในข้อความ ARP เท่านั้นที่ตอบกลับด้วยที่อยู่ MAC เมื่อผู้ส่งได้รับที่อยู่ MAC ของสถานีรับข้อมูลจะถูกส่งไปบนสื่อบันทึกทางกายภาพ

ในกรณีที่ IP ไม่ได้อยู่ในเครือข่ายย่อยภายในเครื่องข้อมูลจะถูกส่งไปยังปลายทางโดยใช้เกตเวย์ของซับเน็ต เพื่อให้เข้าใจการไหลของแพ็กเก็ตอันดับแรกเราต้องเข้าใจส่วนประกอบต่อไปนี้ -

• MAC Address- ที่อยู่ควบคุมการเข้าถึงสื่อเป็นที่อยู่ทางกายภาพของอุปกรณ์เครือข่ายแบบฮาร์ดโค้ดจากโรงงาน 48 บิตซึ่งสามารถระบุได้โดยไม่ซ้ำกัน ที่อยู่นี้กำหนดโดยผู้ผลิตอุปกรณ์

• Address Resolution Protocol- Address Resolution Protocol ใช้เพื่อรับที่อยู่ MAC ของโฮสต์ที่ทราบที่อยู่ IP ARP คือแพ็กเก็ต Broadcast ซึ่งโฮสต์ทั้งหมดในส่วนเครือข่ายได้รับ แต่เฉพาะโฮสต์ที่มีการกล่าวถึง IP ใน ARP เท่านั้นที่ตอบสนองต่อการให้ที่อยู่ MAC

• Proxy Server- ในการเข้าถึงอินเทอร์เน็ตเครือข่ายจะใช้ Proxy Server ซึ่งมีการกำหนด IP สาธารณะ พีซีทั้งหมดขอ Proxy Server สำหรับเซิร์ฟเวอร์บนอินเทอร์เน็ต พร็อกซีเซิร์ฟเวอร์ในนามของพีซีเอสส่งคำขอไปยังเซิร์ฟเวอร์และเมื่อได้รับการตอบกลับจากเซิร์ฟเวอร์พร็อกซีเซิร์ฟเวอร์จะส่งต่อไปยังพีซีไคลเอนต์ นี่เป็นวิธีควบคุมการเข้าถึงอินเทอร์เน็ตในเครือข่ายคอมพิวเตอร์และช่วยในการปรับใช้นโยบายบนเว็บ

• Dynamic Host Control Protocol- DHCP เป็นบริการที่โฮสต์ได้รับการกำหนดที่อยู่ IP จากพูลที่อยู่ที่กำหนดไว้ล่วงหน้า เซิร์ฟเวอร์ DHCP ยังให้ข้อมูลที่จำเป็นเช่นเกตเวย์ IP ที่อยู่เซิร์ฟเวอร์ DNS สัญญาเช่าที่กำหนดด้วย IP เป็นต้นด้วยการใช้บริการ DHCP ผู้ดูแลระบบเครือข่ายสามารถจัดการการกำหนดที่อยู่ IP ได้อย่างสบายใจ

• Domain Name System- มีโอกาสมากที่ผู้ใช้จะไม่รู้ที่อยู่ IP ของเซิร์ฟเวอร์ระยะไกลที่เขาต้องการเชื่อมต่อ แต่เขารู้ชื่อที่กำหนดให้เช่น tutorialpoints.com เมื่อผู้ใช้พิมพ์ชื่อเซิร์ฟเวอร์ระยะไกลที่เขาต้องการเชื่อมต่อ localhost ที่อยู่ด้านหลังหน้าจอจะส่งแบบสอบถาม DNS ระบบชื่อโดเมนเป็นวิธีการรับที่อยู่ IP ของโฮสต์ที่รู้จักชื่อโดเมน

• Network Address Translation- พีซีเกือบทั้งหมดในเครือข่ายคอมพิวเตอร์ได้รับการกำหนดที่อยู่ IP ส่วนตัวซึ่งไม่สามารถกำหนดเส้นทางได้บนอินเทอร์เน็ต ทันทีที่เราเตอร์ได้รับแพ็กเก็ต IP ที่มีที่อยู่ IP ส่วนตัวมันจะลดลง ในการเข้าถึงเซิร์ฟเวอร์บนที่อยู่ส่วนตัวสาธารณะเครือข่ายคอมพิวเตอร์จะใช้บริการแปลที่อยู่ซึ่งแปลระหว่างที่อยู่สาธารณะและที่อยู่ส่วนตัวเรียกว่า Network Address Translation เมื่อพีซีส่งแพ็กเก็ต IP ออกจากเครือข่ายส่วนตัว NAT จะเปลี่ยนที่อยู่ IP ส่วนตัวด้วยที่อยู่ IP สาธารณะและในทางกลับกัน

ตอนนี้เราสามารถอธิบายการไหลของแพ็กเก็ตได้ สมมติว่าผู้ใช้ต้องการเข้าถึง www.TutorialsPoint.com จากคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลของเธอ เธอมีการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตจาก ISP ของเธอ ขั้นตอนต่อไปนี้จะดำเนินการโดยระบบเพื่อช่วยให้เธอไปถึงเว็บไซต์ปลายทาง

ขั้นตอนที่ 1 - การรับที่อยู่ IP (DHCP)

เมื่อพีซีของผู้ใช้บู๊ตเครื่องจะค้นหาเซิร์ฟเวอร์ DHCP เพื่อรับที่อยู่ IP ในทำนองเดียวกันพีซีจะส่งการออกอากาศ DHCPDISCOVER ซึ่งได้รับจากเซิร์ฟเวอร์ DHCP ตั้งแต่หนึ่งเซิร์ฟเวอร์ขึ้นไปบนซับเน็ตและพวกเขาทั้งหมดตอบสนองด้วย DHCPOFFER ซึ่งรวมถึงรายละเอียดที่จำเป็นทั้งหมดเช่น IP, ซับเน็ต, เกตเวย์, DNS เป็นต้นพีซีจะส่ง DHCPREQUEST แพ็คเก็ตเพื่อขอที่อยู่ IP ที่เสนอ สุดท้าย DHCP จะส่งแพ็กเก็ต DHCPACK เพื่อบอกพีซีว่าสามารถเก็บ IP ไว้ได้ตามระยะเวลาที่กำหนดซึ่งเรียกว่าการเช่า IP

หรืออีกวิธีหนึ่งคือพีซีสามารถกำหนดที่อยู่ IP ได้ด้วยตนเองโดยไม่ต้องรับความช่วยเหลือจากเซิร์ฟเวอร์ DHCP เมื่อพีซีได้รับการกำหนดค่าอย่างดีด้วยรายละเอียดที่อยู่ IP เครื่องจะสามารถสื่อสารกับคอมพิวเตอร์เครื่องอื่น ๆ ผ่านเครือข่ายที่เปิดใช้งาน IP

ขั้นตอนที่ 2 - แบบสอบถาม DNS

เมื่อผู้ใช้เปิดเว็บเบราว์เซอร์และพิมพ์ www.tutorialpoints.com ซึ่งเป็นชื่อโดเมนและพีซีไม่เข้าใจวิธีการสื่อสารกับเซิร์ฟเวอร์โดยใช้ชื่อโดเมนพีซีจะส่งแบบสอบถาม DNS ออกไปบนเครือข่ายเพื่อให้ได้มา ที่อยู่ IP ที่เกี่ยวข้องกับชื่อโดเมน เซิร์ฟเวอร์ DNS ที่กำหนดค่าไว้ล่วงหน้าตอบสนองต่อแบบสอบถามด้วยที่อยู่ IP ของชื่อโดเมนที่ระบุ

ขั้นตอนที่ 3 - คำขอ ARP

พีซีพบว่าที่อยู่ IP ปลายทางไม่ได้อยู่ในช่วงที่อยู่ IP ของเขาเองและต้องส่งต่อคำขอไปยังเกตเวย์ เกตเวย์ในสถานการณ์นี้อาจเป็นเราเตอร์หรือพร็อกซีเซิร์ฟเวอร์ แม้ว่าที่อยู่ IP ของเกตเวย์จะเป็นที่รู้จักสำหรับเครื่องไคลเอ็นต์ แต่คอมพิวเตอร์ไม่แลกเปลี่ยนข้อมูลกับที่อยู่ IP แต่พวกเขาต้องการที่อยู่ฮาร์ดแวร์ของเครื่องซึ่งเป็นที่อยู่ MAC ที่เข้ารหัสจากโรงงาน Layer-2 ในการรับที่อยู่ MAC ของเกตเวย์พีซีไคลเอนต์จะส่งคำขอ ARP โดยระบุว่า "ใครเป็นเจ้าของที่อยู่ IP นี้" เกตเวย์ตอบสนองต่อแบบสอบถาม ARP ส่งที่อยู่ MAC เมื่อได้รับที่อยู่ MAC พีซีจะส่งแพ็กเก็ตไปยังเกตเวย์

แพ็กเก็ต IP มีทั้งที่อยู่ต้นทางและปลายทางและเชื่อมต่อโฮสต์กับโฮสต์ระยะไกลตามเหตุผลในขณะที่ที่อยู่ MAC ช่วยให้ระบบในส่วนเครือข่ายเดียวสามารถถ่ายโอนข้อมูลจริงได้ สิ่งสำคัญคือที่อยู่ MAC ต้นทางและปลายทางจะเปลี่ยนไปเมื่อเดินทางผ่านอินเทอร์เน็ต (แบ่งตามกลุ่ม) แต่ที่อยู่ IP ต้นทางและปลายทางจะไม่เปลี่ยนแปลง